DRENAJ ETÜTLERİ DRENAJ ETÜTLERİ
Prof. Dr. Ahmet ÖZTÜRK
Geçirgenlik (Permeabilite) etütleri
Geçirgenlik (Permeabilite) etütleri
Belirli bir çaptaki veya kesit alanındaki ve belirli kalınlıktaki bir topraktan belirli bir zamanda geçen suyun miktarı o toprağın permeabilite değerini vermektedir. Permeabilite su ile doymuş toprak koşulları için Hidrolik İletkenlik veya Hidrolik Kondaktivite terimi şeklinde de kullanılmaktadır.
Permeabiliteye etkili olan başlıca faktörler şunlardır:
1. Toprak gözeneklerinin şekilleri ve hacimleri
2. Toprak taneciklerinin şekilleri
3. Toprak suyunun özgül ağırlığı ve viskozitesi
4. Toprak suyunun sıcaklığı
5. Gözenek içinde sıkışmış hava kabarcıkları
Permeabilite laboratuvar ve arazi koşullarında
belirlenebilmektedir.
Bozulmuş Toprak Örneklerinde Geçirgenliğin Saptanması
Gerçek değeri tam yansıtmadığından Drenajda kullanılmaz.
Bozulmamış Toprak Örneklerinde Geçirgenliğin Saptanması
Drenaj etüt ve projelemelerinde, doğal koşulları mümkün olduğu kadar yansıtan bozulmamış toprak örneklerinde ölçülen geçirgenlik değerleri kullanılır. Toprağa çakılan çelik silindirler içerisine alınan bozulmamış toprak örnekleri laboratuvarda test edilerek geçirgenlik değerleri saptanmaktadır. Laboratuvarda bozulmamış toprak örneklerinde geçirgenliği saptamak amacıyla
1. Sabit seviyeli
2. Değişken seviyeli permeametre aletleri kullanılır.
Laboratuvar Koşullarında Permeabilitenin Saptanması
Drenaj alanında tabansuyunun üstünde bulunan toprak katmanlarından toprak örneklerinin alınması için 1 metre eninde 0.50 m boyunda ve 0.30 m derinliğinde basamaklı toprak profilleri açılmaktadır.
Bozulmamış Toprak Örneklerinin alınması
Laboratuvar Koşullarında Permeabilitenin Saptanması Sabit seviyeli permeametre
Bu yöntemde deneme süresince hidrolik eğim ve su seviyesi diğer bir deyişle hidrolik yük sabit durumda tutulur. Belirli hidrolik yük altında topraktan sızan su miktarı belirli süreler içinde ölçülür. Darcy eşitliği kullanılarak toprak örneğinin
geçirgenliği veya permeabilitesi hesaplanır.
Q = A.v v=K.i Q = A.K.i
K = Q/(A.i) olur.
Şekilde Çapı 5 cm olan permeametreden 20 dakikada 100 cm 3 su geçtiğine göre toprağın geçirgenliğini bulunuz.
K= (100/20)/(5 2 x3.14/4)x(15/5)=0.085 cm/dak
K=5.1 cm/h
Laboratuvar Koşullarında Permeabilitenin Saptanması Değişken seviyeli permeametre
Geçirgenlikleri düşük olan ağır bünyeli topraklarda hidrolik yükü arttırarak toprak örneğinden geçen su miktarını yükseltmek için değişken seviyeli permeametre aleti kullanılır. Bu alette toprak örneği içerisinden geçen suyun miktarı, denemeye giren suyun geçtiği borudan ölçülerek saptanmaktadır.
a=borunun kesit alanı (cm 2 ),
A=toprak örneğinin kesit alanı (cm 2 ), L= toprak örneğinin yüksekliği (cm), t= deneme süresi (dak),
h0 ve h1=deneme başlangıç ve
bitişindeki boruda su seviyeleri (cm)
h . h
A.t 2,3 a.L
= K
1
log o
Arazi Koşullarında Toprak Geçirgenliğinin Saptanması
Taban Suyunun Bulunmaması Durumunda veya Taban Suyu Üzerinde Geçirgenliğin Saptanması
1. Yüzlek kuyu, ters kuyu yöntemleri, 2. Sabit seviyeli arazi permeametresi, 3. Değişken seviyeli arazi permeametresi, 4. Kirkham Ring permeametresi.
Taban Suyu Seviyesi Altında Toprak Geçirgenliğinin Saptanması
1. Homojen Topraklarda Burgu Deliği (Auger Hole) Yöntemi 2. Homojen Olmayan Topraklarda Burgu Deliği Yöntemi 3. Pompaj Yöntemi
4. Boru Yöntemi
5. Piyezometre Yöntemi
Bu yöntemin esası, arazide belirli boyutlarda açılan bir kuyuya dışarıdan verilen suyun toprağa girme hızına dayanmaktadır.
Kuyu içerisine dışarıdan su verilerek kuyu ağzına kadar su ile doldurulur. Kuyu çevresindeki toprak su ile doygun duruma geldikten sonra kuyudaki su seviyesini sabit tutmak için harcanan su miktarı veya kuyu içerisindeki su seviyesinin azalışı zaman boyutunda gözlenir.
Toprakta açılan kuyunun boyutları, su seviyesini sabit tutmak için harcanan su miktarı gibi bazı veriler belirlenerek, geliştirilen eşitlikler ya da abaklar yardımıyla toprakların geçirgenlik katsayıları bulunmaktadır.
1. Yüzlek kuyu (ters kuyu) yöntemleri
Taban Suyunun Bulunmaması Durumunda veya Taban Suyu Üzerinde
Geçirgenliğin Saptanması
2. Sabit seviyeli arazi permeametresi
Bu yöntemde permeametre kabı geçirgenliği ölçülecek toprağın içerisine belirli bir derinliğe kadar çakılır. Hesaplamalarda
h.a
= q.1
k eşitliği kullanılır
k = Toprağın geçirgenlik katsayısı
q = Su seviyesini sabit tutmak için belirli bir sürede harcanan su miktarı
l = Aletin topraktaki derinliği
h = Alet tabanı ile su seviyesi arasındaki
mesafe
a = Aletin kesit alanı
3. Değişken seviyeli arazi permeametresi
h h A.t
2,3 a.l
= k
2